專(zhuān)利名稱(chēng)：水缸式海波能量聚集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海洋能量收集方法及裝置，特別是涉及一種針對(duì)海洋波浪能的方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著化石能源的日益涸竭和人們對(duì)減少溫室氣體排放要求的提高，以風(fēng)能、 太陽(yáng)能、海洋能利用的呼聲日益高漲。針對(duì)海洋能量的利用的技術(shù)也不斷被提出。利用大型葉輪方法吸收海流能量的方法，可在海流較強(qiáng)海域?qū)嵤?，是目前較為流行的研究方向，但受自然環(huán)境的限制，適用面較窄。也有利用潮汐能的發(fā)電系統(tǒng)，但因受潮汐周期較長(zhǎng)的影響， 具有難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電等不足。英國(guó)科學(xué)家弗朗西斯 法利和羅德 雷尼共同發(fā)明一種由橡膠制成的形如海洋生物水蟒的管狀發(fā)電裝置，并為它取名“水蟒”。該裝置長(zhǎng)約182米、寬約6米，據(jù)稱(chēng)每條“水蟒”最多可以產(chǎn)生一兆瓦的電能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種利用機(jī)械和液壓原理實(shí)現(xiàn)的海洋能量聚集方法方法及裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案的基本思路是將多個(gè)動(dòng)力浮子體單元通過(guò)鉸接方式聯(lián)接起來(lái)， 形成線(xiàn)型、面型或立體型動(dòng)力浮子體單元網(wǎng)絡(luò)，保證各動(dòng)力浮子體單元間既相互聯(lián)接，又可隨海浪的波動(dòng)彼此間保持靈活的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)在動(dòng)力浮子體單元之間，或動(dòng)力浮子體單元和鉸接聯(lián)接體之間聯(lián)接活塞缸，當(dāng)相鄰的動(dòng)力浮子體單元在海波的作用下相互擺動(dòng)時(shí)， 帶動(dòng)活塞在缸體內(nèi)往復(fù)移動(dòng)，吸入和排出海水，通過(guò)單向閥將從缸中排出的海水送往集流管，形成單向高壓海水流，從而實(shí)現(xiàn)海洋能量的吸收，再將高壓海水集中輸送至其它換能或儲(chǔ)能系統(tǒng)，如水輪發(fā)電機(jī)、水庫(kù)或水塔等加以利用。水缸式海波能聚集方法和裝置，用于在海洋中收集海水的能量，包括動(dòng)力浮子體、 聯(lián)接結(jié)構(gòu)、水缸、控制閥、集流管路系統(tǒng)；動(dòng)力浮子體用以安裝水缸并使本裝置浮于海水中， 其內(nèi)部或外部安裝有用于吸入和排出海水的水缸；聯(lián)接結(jié)構(gòu)通過(guò)回轉(zhuǎn)副實(shí)現(xiàn)動(dòng)力浮子體間的聯(lián)接，水缸聯(lián)接在動(dòng)力浮子體之間或動(dòng)力浮子體與聯(lián)接結(jié)構(gòu)之間，動(dòng)力浮子體間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)水缸的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，控制閥控制海水吸入后均向集流管排出，從而形成單向壓力海水流。本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力浮子體間的聯(lián)接的聯(lián)接結(jié)構(gòu)為單軸回轉(zhuǎn)副或十字萬(wàn)向軸的雙軸回轉(zhuǎn)副。其中的水缸為直動(dòng)式活塞水缸或擺動(dòng)式活塞水缸。動(dòng)力浮子體按線(xiàn)型方式布置， 也可以將多個(gè)動(dòng)力浮子體按面型方式布置或立體方式布置。本發(fā)明的有益效果是利用海浪自身的能量將不同能量密度的海洋能量以高壓海水的形式加以吸收，并輸送至相應(yīng)的換能系統(tǒng)中加以轉(zhuǎn)換和利用?？砂淳€(xiàn)型、面型或立體型網(wǎng)絡(luò)布局，可因地制宜，最大化地吸收海洋能量，達(dá)到對(duì)海洋空間的高效利用。另外，本發(fā)明尤其適合于標(biāo)準(zhǔn)化制造，系統(tǒng)規(guī)模可隨意控制，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，施工成本較低。


圖1是采用直動(dòng)水缸和單鉸鏈聯(lián)接時(shí)的海波能聚集方法的基本液壓原理圖。圖2是采用擺動(dòng)水缸和單鉸鏈聯(lián)接時(shí)的海波能聚集方法和裝置構(gòu)成原理圖。圖3是采用直動(dòng)水缸和萬(wàn)向聯(lián)接結(jié)構(gòu)時(shí)的基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是采用擺動(dòng)水缸和萬(wàn)向聯(lián)接結(jié)構(gòu)時(shí)的基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是動(dòng)力浮子體線(xiàn)型布置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是動(dòng)力浮子體面型布置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是動(dòng)力浮子體立體型布置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 采用直動(dòng)水缸和單鉸鏈聯(lián)接時(shí)的海波能聚集方法及裝置的基本構(gòu)成和液壓原理， 見(jiàn)附圖1。本系統(tǒng)主要由動(dòng)力浮子體10、連接結(jié)構(gòu)11，水缸20，控制閥30和管路系統(tǒng)40構(gòu)成。動(dòng)力浮子體10為箱型結(jié)構(gòu)，其作用為使整個(gè)系統(tǒng)漂浮于水面之上，并用以吸收海波或海浪的能量，各動(dòng)力浮子體10通過(guò)由鉸鏈構(gòu)成的連接結(jié)構(gòu)11相互連接，在動(dòng)力浮子體10 之間，或動(dòng)力浮子體10與連接結(jié)構(gòu)11之間，聯(lián)接有用于吸入和排出海水的水缸20，水缸20 可安裝在動(dòng)力浮子體10的外部，也可安裝在其內(nèi)部，動(dòng)力浮子體10在海波、海浪的作用下產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)水缸20的活塞在水缸20中運(yùn)動(dòng)，控制閥30為單向閥或梭閥，控制海水經(jīng)過(guò)濾器41進(jìn)入水缸20，然后排出時(shí)則進(jìn)入管路系統(tǒng)40，在兩動(dòng)力浮子體10之間的管路系統(tǒng)40采用柔性聯(lián)接46，所有水缸的入水口 42均經(jīng)過(guò)濾器41和控制閥30與海水相通通， 而出水口經(jīng)單向閥30匯入管路系統(tǒng)40，最后由管路系統(tǒng)出口 49送至水庫(kù)或其它換能裝置， 實(shí)現(xiàn)海浪能量的吸收。實(shí)施例2采用擺動(dòng)水缸和單鉸鏈聯(lián)接時(shí)的海波能聚集方法和裝置構(gòu)成原理，見(jiàn)附圖2。本系統(tǒng)主要由動(dòng)力浮子體10、連接結(jié)構(gòu)11，水缸20，控制閥30和管路系統(tǒng)40構(gòu)成。動(dòng)力浮子體 10的結(jié)構(gòu)和作用與圖1例相同，各動(dòng)力浮子體10通過(guò)由鉸鏈構(gòu)成的連接結(jié)構(gòu)11相互連接， 在動(dòng)力浮子體10與連接結(jié)構(gòu)11之間，聯(lián)接有用于吸入和排出海水的水缸20，水缸20可安裝在其內(nèi)部，本例利用連接結(jié)構(gòu)11的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)制成擺水缸20，動(dòng)力浮子體10在海波、海浪的作用下產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)水缸20的活塞在水缸20中運(yùn)動(dòng)，控制閥30為單向閥或梭閥， 控制海水經(jīng)過(guò)濾器41進(jìn)入水缸20，然后排出時(shí)則進(jìn)入管路系統(tǒng)40，在兩動(dòng)力浮子體10之間的管路系統(tǒng)40采用柔性聯(lián)接46，所有水缸的入水口 42均經(jīng)過(guò)濾器41和控制閥30與海水相通，而出水口經(jīng)控制閥30匯入管路系統(tǒng)40，最后由管路系統(tǒng)出口 49送至水庫(kù)或其它換能裝置，實(shí)現(xiàn)海浪能量的吸收。實(shí)施例3采用直動(dòng)水缸和萬(wàn)向聯(lián)接結(jié)構(gòu)時(shí)的基本結(jié)構(gòu)，見(jiàn)附圖3。實(shí)施例一中，由于動(dòng)力浮子體10間是通過(guò)單一回轉(zhuǎn)副實(shí)現(xiàn)連接，所以只能在一個(gè)方向上吸收海波有能量，本例將其中的連接結(jié)構(gòu)11改為由兩個(gè)回轉(zhuǎn)副實(shí)現(xiàn)的萬(wàn)向聯(lián)接，即通過(guò)圖中雙線(xiàn)表示的十字軸12由兩對(duì)軸線(xiàn)互相垂直的回轉(zhuǎn)副來(lái)實(shí)現(xiàn)連接，水缸20通過(guò)回轉(zhuǎn)副連接于動(dòng)力浮子體10和連接結(jié)構(gòu)11中的十字軸12之間，其各出水口和入水口的設(shè)置和聯(lián)接與圖1例相同，為圖形表達(dá)清楚，管路系統(tǒng)和控制閥、過(guò)濾器均未在圖上畫(huà)出，水流通路的設(shè)置仍為所有水缸的入水口均經(jīng)過(guò)濾器和控制閥與海水相通，而出水口經(jīng)控制閥匯入管路系統(tǒng)，最后由管路系統(tǒng)出口送至水庫(kù)或其它換能裝置，實(shí)現(xiàn)海浪能量的吸收。實(shí)施例4采用擺動(dòng)水缸和萬(wàn)向聯(lián)接結(jié)構(gòu)時(shí)的基本結(jié)構(gòu)，見(jiàn)附圖4。實(shí)施例二中，由于動(dòng)力浮子體10間是通過(guò)單一回轉(zhuǎn)副實(shí)現(xiàn)連接，所以只能在一個(gè)方向上吸收海波有能量，本例將其中的連接結(jié)構(gòu)11的結(jié)構(gòu)設(shè)置為具有兩條互相垂直的鉸鏈軸線(xiàn)，分別與動(dòng)力浮子體10構(gòu)成回轉(zhuǎn)副，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力浮子體10之間的萬(wàn)向聯(lián)接，同樣將每個(gè)聯(lián)接鉸鏈間制成擺動(dòng)水缸20 或外接擺動(dòng)水缸，其各出水口和入水口的設(shè)置和聯(lián)接與圖2例相同，水流通路仍為設(shè)置所有水缸的入水口均經(jīng)過(guò)濾器和控制閥與海水相通，而出水口經(jīng)控制閥匯入管路系統(tǒng)，最后由管路系統(tǒng)出口送至水庫(kù)或其它換能裝置，實(shí)現(xiàn)海浪能量的吸收。實(shí)施例5動(dòng)力浮子體線(xiàn)型布置結(jié)構(gòu)，如附圖5。針對(duì)前面介紹的各實(shí)施例中連接方法，以一個(gè)動(dòng)力浮子體10和一個(gè)連接結(jié)構(gòu)11劃分為一個(gè)單元，其間以相同的方式連接水缸、過(guò)濾器、控制閥和管路系統(tǒng)，各單元依次連接為一個(gè)線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，每個(gè)單元間的水缸的數(shù)量和大小可依動(dòng)力浮子體10的大小隨意選擇，每個(gè)水缸的安裝方式以不減少動(dòng)力浮子體10之間的自由度為原則即可，并使所有水缸的入水口均經(jīng)過(guò)濾器和控制閥與海水相通，而出水口經(jīng)控制閥匯入管路系統(tǒng)，最后由管路系統(tǒng)出口送至水庫(kù)或其它換能裝置，實(shí)現(xiàn)海浪能量的吸收。實(shí)施例6動(dòng)力浮子體面型布置或立體型布置結(jié)構(gòu)，如附圖5、附圖6。通過(guò)前面介紹的實(shí)施例三和實(shí)施例四中連接方法，在動(dòng)力浮子體10的外部可與多個(gè)連接結(jié)構(gòu)11相聯(lián)，進(jìn)而構(gòu)成平面型結(jié)構(gòu)或立體型結(jié)構(gòu)，動(dòng)力浮子體10內(nèi)、動(dòng)力浮子體10與以連接結(jié)構(gòu)11間連接水缸、 過(guò)濾器、單向閥和管路系統(tǒng)，每個(gè)單元間的水缸的數(shù)量和大小可依動(dòng)力浮子體10的大小隨意選擇，每個(gè)水缸的安裝方式以不減少動(dòng)力浮子體10之間的自由度為原則即可，并使所有水缸的入水口均經(jīng)過(guò)濾器和控制閥與海水相通，而出水口經(jīng)控制閥匯入管路系統(tǒng)，最后由管路系統(tǒng)出口送至水庫(kù)或其它換能裝置，實(shí)現(xiàn)海浪能量的吸收。
權(quán)利要求
1.一種水缸式海波能聚集裝置，用于在海洋中收集海水的能量，其特征在于包括動(dòng)力浮子體、聯(lián)接結(jié)構(gòu)、水缸、控制閥、集流管路系統(tǒng)，動(dòng)力浮子體用以安裝水缸并使本裝置浮于海水中，其內(nèi)部或外部安裝有用于吸入和排出海水的水缸，聯(lián)接結(jié)構(gòu)通過(guò)回轉(zhuǎn)副實(shí)現(xiàn)動(dòng)力浮子體間的聯(lián)接，水缸聯(lián)接在動(dòng)力浮子體之間或動(dòng)力浮子體與聯(lián)接結(jié)構(gòu)之間，動(dòng)力浮子體間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)水缸的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，控制閥控制海水吸入后均向集流管排出，從而形成單向壓力海水流。
2.如權(quán)利要求1所述的水缸式海波能聚集裝置，其特征在于動(dòng)力浮子體間的聯(lián)接的聯(lián)接結(jié)構(gòu)為單軸回轉(zhuǎn)副或十字萬(wàn)向軸的雙軸回轉(zhuǎn)副。
3.如權(quán)利要求1所述的水缸式海波能聚集裝置，其特征在于其中的水缸為直動(dòng)式活塞水缸或擺動(dòng)式活塞水缸。
4.如權(quán)利要求1所述的水缸式海波能聚集裝置，其特征在于動(dòng)力浮子體按線(xiàn)型方式布置。
5.如權(quán)利要求1所述的水缸式海波能聚集裝置，其特征在于多個(gè)動(dòng)力浮子體按面型方式布置或立體方式布置。
全文摘要
一種水缸式海波能量聚集裝置，是將多個(gè)動(dòng)力浮子體單元通過(guò)鉸接方式聯(lián)接起來(lái)，形成可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)型、面型或立體型動(dòng)力浮子體網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)在動(dòng)力浮子體單元之間，或動(dòng)力浮子體單元和鉸接聯(lián)接體之間聯(lián)接水缸，當(dāng)相鄰的動(dòng)力浮子體單元在海波的作用下相互擺動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)活塞在缸體內(nèi)往復(fù)移動(dòng)，吸入和排出海水，通過(guò)控制閥將從缸中排出的海水送往集流管，形成單向高壓海水流，實(shí)現(xiàn)了海洋中的各種密度的能量收集和利用問(wèn)題。本發(fā)明能利用模塊化設(shè)計(jì)的理念，可因地制宜，最大化地吸收海洋能量，達(dá)到對(duì)海洋空間的高效利用。尤其適合于標(biāo)準(zhǔn)化制造，系統(tǒng)規(guī)?？呻S意控制，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，施工成本較低。
文檔編號(hào)F03B13/22GK102364086SQ201110340969
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者孫守林 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)